抗震的建築結構的製作方法
2023-12-06 13:53:01
專利名稱：抗震的建築結構的製作方法
地震給人類帶來的災難是慘重、毀滅性的，歷史上許多文化名城堙滅在地震的破壞中。如1995年1月的日本神戶大地震使幾千人喪生，造成了一千五百億美元的經濟損失；我國雲南和川南等地區這幾年也先後發生過幾次地震。人們在長期同自然搏鬥中找到了許多抗震、防震的措施。在抗震建築結構中，如CN115903A抗震低層樓房加層結構、CN1158934A建築結構、CN1148127A多支柱、高穩定、仿樹態樹上(空中)別墅、CN1144866A高層和超高層框架結構設計施工等，僅從增加柱、梁和材料強度、建築造型及施工等方法進行了一般探討。利用材料的強度和結構構件的塑性變性能力來抵抗外來的地震作用的剛性結構體系，通過增加配筋、增大結構截面，結構上採用純框架結構、框架～支撐(帶邊框剪力牆)結構、筒體結構、巨型框架結構及鋼框架～鋼筋混凝土核芯筒混合結構等，增大了結構的剛性來提高建築物的抗震能力，但剛性越大，結構對地震反應也越大而利用柔軟底層減少上部結構的地震反應，在後來實踐中證明這種結構底層變形過大，易倒塌；利用結構構件的塑變性能來吸收地震能量，雖然效果較好，但對結構設計及其經濟要求較高，且傳統理論與地震作用隨機性的差異，如許多是按平面波來設計的，難以在地震中控制其破壞；在建築物與基礎之間設置一層具有足夠可靠性的隔離層，來控制地面運動向上部結構傳遞原理的基礎隔震系統，如普通橡膠疊層支座、橡膠鉛芯疊層支座、螺旋彈簧支座等隔震系統承擔著主要的結構變形能量，現世界上已有300多幢這類建築，減震效果明顯，但對支座材料有特殊要求，目前一些材料還在進一步的研究中，因而此種作法未能普及開來。為更好地提高建築物的抗震能力，提出該發明。
該發明目的就是提供一種新的建築結構設計方法以減輕地震帶來的破壞。地震是地球內部運動的巨大能量瞬時釋放後傳到地表的振動波，離震源越近的地方破壞越大。它造成建築物的撕裂、扭曲、坍塌，因此通過該結構設計使建築物結構整體性更好，且與地面間有一定的遊動間隙來減緩地震突發而來的衝擊能量及緩衝豎向震力的作用，當外震力消失後又具有回位性，形成本發明的結構設計方法。
為實現上述目的，本發明其結構主要是由主體1、支撐體2、懸索3、基座4組成。支撐體2位於基座4上，相互間的接觸面可以相對滑動，通過懸索3將支撐體2中的柱腳、滑塊託架等連接起來構成的緩衝體懸託或支撐主體1形成抗震的建築結構。附
圖1、2和附圖3、4分別為懸託式和支撐式兩種建築結構示例的立面圖及平面圖。
在附圖1、2的懸託式結構中，主體1為六稜柱(也可為其它形狀)，支撐體2為三腳架(也可為其它多腳架，支柱可為三角形、梯形等，截面可為T型、H型、矩型和環型等)，支柱腳除圖示外也可為圓形等，基座4為抗壓的水平平臺(也可帶傾斜角，如圓、稜錐面)分別支撐著支撐架的三個柱腳，並允許其在上面滑動，通過支撐體2頂端(也可在支柱中部、底部)使用懸索3將主體1懸託起來，並用懸索3將支撐體2的三個腳呈三角形連接起來，構成懸託式抗震的建築結構。
在附圖3、4的支撐式結構中主體1為無尖頂圓錐體(也可設計成其他任意形狀)底端球面(也可為圓錐面、稜錐面等)置於支撐體2上，支撐體2上端面是與主體1底端球面吻合的球面(也可為圓錐面、稜錐面等)，使主體1在該支撐體2構成的上端面上可以滑動，支撐體2由四塊滑塊組成(也可為多塊)均勻放置在錐形基座4上(也可為平面等，基座4為整體或分塊，該實例為四塊)，基座4中心設有索環，用懸索3穿過索環相連到主體1上，構成支撐式抗震的建築結構。
工作原理由於地震波不僅是平面波，而且還有豎向震力，且地基土層結構也並非均勻。當來自任意方向的水平震力，使主體1沿水平方向阻尼滑動或擺動緩解水平震力對主體帶來的破壞力，同時懸索3的延伸性和柔軟性也緩解這一震力，降低結構的自振頻率，增大地震動與結構體的頻率比，減少地震對結構的作用；而對於豎向震力，則通過對懸索3的拉伸塑變起到緩解作用；由於地面沉降不均勻使支撐腳不在同一水平面上，受主體1的重力作用，在軟土層中壓迫基座4偏轉一定角度，以適應支撐體2的結構要求(對於懸託式，是由支撐體2的結構剛性要求，對於支撐式，是由支撐體2的上端面相對包容主體1底面要求)，則主體1通過重力擺動到一個新的與地面垂直的穩定位置，防止將建築物撕裂、扭曲或傾斜造成坍塌。
對於超大超高層建築，可使用多組懸託式或支撐式或混合使用，也可把懸託式的柱腳採用支撐式結構形成抗震性能更好的結構，可在每隔一定層數設置一組滑動層，這樣避面振動時剪切應力過於集中，也可在滑動層間加有填料，增加或阻尼滑動的作用，如砂子。
採用該發明除提高建築結構的抗震能力外，避免了那種硬抗，改善了大型建築及超高層建築龐大複雜的沉箱作業以滿足基礎要求。且建築物不易側倒，該結構簡單、易於維修，適應於現行建築材料和施工技術，工程造價低。由於建築物往往達上百萬噸，對於人們日常活動載荷及風載荷所受影響很小，且保持建築物主體的垂直受力，防止傾斜，解決柔性底層變形過大，建築物易倒塌的矛盾。
權利要求
1．本發明是用於抗震的建築結構，它是由主體1、支撐體2、懸索3、基座4組成，其特徵在於基礎與建築物間採用可滑動接觸，通過懸索3將支撐體2中的各個構件相連接構成的緩衝體懸託或支撐主體1。
2根據權利1所述，它的特徵在於對超大超高層建築，立柱可以採用該結構，可使用多組懸託式或支撐式或混合使用，可在每隔一定層數設置一組滑動層；也可在滑動層間加有填料，增加或阻尼滑動的作用。
3．根據權利1所述，它的特徵在於主體1在震動過程中，依靠自身的地球引力，在外震力消失後，自動回位於穩定位置。
全文摘要
抗震的建築結構,通過懸託和支撐方式,利用基礎與建築物間採用可滑動接觸及懸索的抗拉延伸性和柔軟性將支撐體中的構件相連接形成的緩衝體懸託或支撐主體來減弱地震力的破壞,降低結構的自振頻率,增大地震動與結構體的頻率比,減少地震對結構的作用,提高建築物的抗震能力,該結構簡單,適應於現行建築材料及施工技術,工程造價低,易於推廣。
文檔編號E04H9/02GK1222620SQ9712194
公開日1999年7月14日 申請日期1997年11月27日 優先權日1997年11月27日
發明者胡靜文, 盛革, 胡靜宇 申請人:胡靜宇, 盛革